Nieuws

Als de temperatuur daalt veranderen parasieten mieren in zombies

Published on
18 september 2023

Er is een sterke relatie tussen temperatuur en het veranderende gedrag van mieren die zijn geïnfecteerd met de parasiet Dicrocoelium dendriticum (kleine leverbot). Deze aanname uit eerder onderzoek is nu bevestigd dankzij veldwerk van onderzoeker Simone N. Gasque van Wageningen University & Research (WUR). Voor haar masterthesis aan de Universiteit van Kopenhagen observeerde ze het gedrag van honderden geïnfecteerde mieren in het bos. Uit haar studie bleek dat besmette mieren bij koelere temperaturen de controle over hun gedrag verliezen: ze bevriezen als het ware en worden gedwongen zich vast te bijten aan vegetatie, zoals gras en bladeren. Dit vergroot de kans dat de ‘zombiemier’ in de maag belandt van een grote grazer, de volgende gastheer van de parasiet.

Net als veel andere organismen gaan parasieten door een aantal stadia om hun levenscyclus te voltooien: van ei via larve naar volwassenheid. Hiervoor moeten sommige parasieten langs een aantal gastheren, vertelt biologe en parasitologe Simone N. Gasque. “In het geval van de kleine leverbot gaat het om een slak, een mier en zoogdier, meestal een hert.”

De parasiet moet al deze verschillende gastheren doorlopen om z’n levenscyclus te vervullen en zich te kunnen voortplanten, legt Gasque uit. “Op een slak groeit het eitje uit tot een larvaal stadium. Vervolgens belandt de parasiet in een mier wanneer de mier de slijmbal consumeert die door de slak wordt uitgescheiden. In de mier ontwikkelt de larve zich verder en zien we een gedragsverandering van de gastheer. Uiteindelijk infecteert de parasiet een zoogdier en kan het volwassen worden.”

Parasieten transformeren mieren in zombies

Om in een zoogdier terecht te komen, moet de kleine leverbot zorgen dat een mier zich hecht aan vegetatie, zegt Gasque: “Een hert eet geen loslopende mieren, maar wel gras of andere gewassen waarop mieren zitten. Normaal gesproken zijn mieren constant in beweging, bijvoorbeeld voor het verzamelen van voedsel. Maar deze parasiet kan het gedrag van de mier tijdelijk beïnvloeden. De parasiet verandert de mier in een soort zombie en laat hem doen wat de parasiet wil, namelijk in de vegetatie bijten en daar voorlopig blijven. Omdat de kaken van de mier opgesloten zitten in het gras is de kans groter dat hij wordt opgegeten door een grazer.”

Veldonderzoek in Deens bos

Dat dit gebeurt, is volgens Gasque al bekend sinds de jaren 50. Maar de dominante factor hiervoor stond nog niet vast. “Sinds de jaren 70 nemen onderzoekers aan dat de temperatuur of tijdstip van de dag mogelijk een belangrijke rol kan spelen. Maar hard bewijs hiervoor was er niet. Pas een paar jaar geleden toonde een eerste labstudie aan de Universiteit van Kopenhagen een verband aan tussen temperatuur en het bijtgedrag. Deze studie had alleen niet plaatsgevonden in de natuurlijke omgeving van de geïnfecteerde mieren.”

Op kleur en nummer gelabelde kale bosmier (Formica polyctena) geïnfecteerd met de lancetleverworm. De mier werd in het veld gelabeld en later teruggebracht naar het laboratorium om de infectie te verifiëren. Foto door Simone N. Gasque.
Op kleur en nummer gelabelde kale bosmier (Formica polyctena) geïnfecteerd met de lancetleverworm. De mier werd in het veld gelabeld en later teruggebracht naar het laboratorium om de infectie te verifiëren. Foto door Simone N. Gasque.

Daarom ging Gasque zelf veldonderzoek doen. Verspreid over meer dan een jaar volgde ze in totaal 13 dagen lang honderden geïnfecteerde mieren in een Deens bos. “Bij 172 mieren heb ik kleine, gekleurde labels aan hun achterwerk bevestigd. Elk label was genummerd, zodat ik de individuele mieren nauwkeurig kon volgen. Ook heb ik met meetapparatuur de temperatuur, relatieve luchtvochtigheid en tijd vastgelegd.”

Vastbijten bij lage temperaturen

Tijdens metingen zag Gasque dat de mieren zich vooral vroeg in de ochtend en in de avond vastbeten aan de vegetatie. Overdag, wanneer de temperatuur steeg, deden ze dat niet. Gasque: “Ik heb geen drempelwaarde kunnen vaststellen, maar ik zag wel dat geïnfecteerde mieren zich bij een graad of 8 flink vastbeten.”

Als de temperatuur laag bleef, zoals in de herfst, zaten ze soms wel de hele dag stil. Gasque: “Maar op warme zomerdagen, bij 36 graden en hoger, vertoonde geen of slechts een zeer klein aantal dit gedrag. Dat parasieten het gedrag beïnvloeden tijdens lage temperaturen vergroot de kans op overdracht naar hun volgende gastheer. Herten grazen immers vooral bij zonsondergang en -opgang, als de temperaturen lager zijn.”

Interessant voor vervolgonderzoek

Welke mechanismen er precies ten grondslag liggen aan de beïnvloeding van het gedrag van de mieren door de leverbot, moet nog verder worden onderzocht, zegt Gasque. “Het kan een bepaald gen zijn dat codeert voor een bepaald eiwit of een reactie van het immuunsysteem als gevolg van de infectie. Bij WUR doe ik ook onderzoek naar het mechanisme achter gedragsverandering bij rupsen die zijn geïnfecteerd met het baculovirus.”

Ontleedde kale bosmier gezien door de lens van een microscoop. De ontleedde borst bevat metacercariae (alle kleine witte stippen), een van de larvale stadia van de lancetleverworm.
Ontleedde kale bosmier gezien door de lens van een microscoop. De ontleedde borst bevat metacercariae (alle kleine witte stippen), een van de larvale stadia van de lancetleverworm.

Voor de kleine leverbot bij mieren zou het volgens Gasque interessant zijn om andere factoren in meer detail te bestuderen. “We weten nu dat temperatuur de belangrijkste factor is bij het mierenbijtgedrag en dat er geen significante relatie is met vochtigheid, zonnestraling of het tijdstip van de dag. Maar aangezien we een proxy gebruikten (een maat die wordt berekend op basis van andere factoren), kan het interessant zijn om nog de echte zonnestraling in het microklimaat van geïnfecteerde mieren te meten.”